專利名稱：生產(chǎn)吹脹薄膜的方法、所用的設(shè)備及其模塑制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)吹脹薄膜的方法、所用的設(shè)備、以及由此得到的吹脹薄膜。更具體地說，本發(fā)明涉及生產(chǎn)其機械性能例如拉伸強度、沖擊強度等等，以及厚度能在廣范圍內(nèi)調(diào)整的吹脹薄膜的方法，涉及所用的設(shè)備，并涉及由此得到的具有卓越性能的吹脹薄膜。
超高分子量聚烯烴的特征在于具有比通用聚烯烴好的沖擊強度、耐磨性、耐化學(xué)劑性和拉伸強度，并且發(fā)現(xiàn)作為工程樹脂具有擴大的應(yīng)用范圍。然而，超高分子量聚烯烴與通用聚烯烴相比顯示出非常高的熔體粘度和差的流動性。因此，超高分子量聚烯烴本身是不能通過使用供通用聚烯烴用的模塑機進行模塑的。
因此，本申請人先前已建議一種通過擠塑混合有大量增塑劑的超高分子量聚烯烴生產(chǎn)雙軸向拉伸薄膜的方法(日本專利公告No.16330/1992)。然而，當使用該方法時，視應(yīng)用場合情況不同，增塑劑必定會從所制得的聚烯烴薄膜中分離出來。
本發(fā)明人現(xiàn)已另外提出一種通過使用具有伴同擠出機螺桿旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的模芯的軟管模頭而不使用增塑劑的生產(chǎn)吹脹薄膜的方法(日本專利公告No.55433/1994)。
然而，根據(jù)該方法被擠出的管狀薄膜沿邊被翻轉(zhuǎn)，從而使上部分變薄和使下部分變厚，引起上部和下部之間的厚度差別。另外，為了提高生產(chǎn)率，在增加螺桿轉(zhuǎn)速的同時必須增加模芯的轉(zhuǎn)速，這導(dǎo)致樹脂由于摩擦引起的變質(zhì)。此外，為了抹掉樹脂的螺紋痕跡要求使用增加長度的模芯。這還會引起設(shè)備成為大型化和其安裝空間變大的問題。
此外，為了根據(jù)應(yīng)用情況提供最佳的吹脹薄膜，必須在大范圍內(nèi)能調(diào)整所制得的薄膜的機械性能例如拉伸強度和沖擊強度以及厚度。
鑒于上述的技術(shù)任務(wù)，本發(fā)明人等已對解決這些問題進行了研究，并且發(fā)現(xiàn)通過在擠塑機內(nèi)熔融熱塑性樹脂，通過使用具有L/D至少為5和具有與擠塑機的螺桿旋轉(zhuǎn)無關(guān)而以盡可能低的速度獨立地旋轉(zhuǎn)的模芯的螺桿式模頭能在廣范圍內(nèi)調(diào)整吹脹薄膜的機械性能例如拉伸強度和沖擊強度、縱向的牽引比和厚度，并且能在允許分子量下降到低于慣用的生產(chǎn)薄膜方法的分子量的條件下成型吹脹薄膜，現(xiàn)已證實該吹脹薄膜顯示超高分子量聚烯烴的性能，并由此實現(xiàn)本發(fā)明。
因此本發(fā)明的目的在于提供一種能在廣范圍內(nèi)調(diào)整吹脹薄膜的機械性能例如拉伸強度和沖擊強度以及厚度的生產(chǎn)吹脹薄膜的方法，所用的設(shè)備，以及在模塑時抑制分子量降低而顯示出超高分子量聚烯烴性能和特征為具有均勻厚度的吹脹薄膜。
本發(fā)明是為了實現(xiàn)上述的目的而提出的，并且其特征在于通過特定方法使用具有L/D至少為5和具有與擠塑機的螺桿旋轉(zhuǎn)無關(guān)而以盡可能低的速度獨立地旋轉(zhuǎn)的模芯的螺桿式模頭成型吹脹薄膜，所制得的吹脹薄膜之特征在于具有卓越的拉伸強度和沖擊強度，因為在模塑期間分子量降低被抑制和沒有厚度不均勻性出現(xiàn)。
也就是說，根據(jù)本發(fā)明，提供一種包括以下步驟的生產(chǎn)吹脹薄膜的方法在裝備有第一螺桿的擠塑機中熔融超高分子量聚烯烴，將熔融狀態(tài)的超高分子量聚烯烴從具有L/D至少為5和具有第二螺桿和與第二螺桿相連的、與擠塑機的第一螺桿旋轉(zhuǎn)無關(guān)而以盡可能低的速度獨立地旋轉(zhuǎn)的模芯的螺桿式模頭中擠出，以及將氣體吹入到通過擠塑成型的熔融狀態(tài)的管狀薄膜中。
此外，根據(jù)本發(fā)明提供的生產(chǎn)吹脹薄膜的方法，其中第一螺桿和第二螺桿的旋轉(zhuǎn)速度是彼此可獨立地變化的，并且第二螺桿的旋轉(zhuǎn)速度被設(shè)定為低于第一螺桿的旋轉(zhuǎn)速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明提供的生產(chǎn)吹脹薄膜的方法，其中超高分子量聚烯烴具有不小于5dl/g的特性粘度[η]。
此外，根據(jù)本發(fā)明提供的生產(chǎn)吹脹薄膜的方法，其中超高分子量聚烯烴為超高分子量聚乙烯。
根據(jù)本發(fā)明提供一種生產(chǎn)吹脹薄膜用的設(shè)備，它包括裝備有第一螺桿的擠塑機，和具有L/D至少為5并被裝在擠塑機端部的螺桿式模頭，其中螺桿式模頭包括獨立于第一螺桿旋轉(zhuǎn)的第二螺桿，與第二螺桿的端部相聯(lián)結(jié)并且與第二螺桿一起旋轉(zhuǎn)的模芯，其中有插入的模芯的外軟管模頭，以及在第二螺桿中和在模芯中延伸的氣體通道。
此外，根據(jù)本發(fā)明提供的生產(chǎn)吹脹薄膜用的設(shè)備，其中穩(wěn)膜棒被聯(lián)接到模芯的端部。
根據(jù)本發(fā)明提供一種吹脹薄膜，它包含具有至少為7dl/g的特性粘度[η]的超高分子量聚烯烴和10至1000μm的厚度，該吹脹薄膜另外具有大于1660kg/cm2的縱向斷裂拉伸強度和大于1600kg/cm2的橫向斷裂拉伸強度、大于9500kg.cm/cm的沖擊強度、作為薄膜厚度的均勻性指數(shù)的R值為不大于10μm。
此外，根據(jù)本發(fā)明得到的吹脹薄膜包含具有大于1660kg/cm2的縱向斷裂拉伸強度和大于1600kg/cm2的橫向斷裂拉伸強度、大于9500kg·cm/cm的沖擊強度、從10至1000μm的厚度、不大于10μm的R值和至少為7dl/g的特性粘度[η]，所說的吹脹薄膜是通過在擠塑機中熔融超高分子量聚烯烴，從具有L/D至少為5和具有獨立于擠塑機螺桿而旋轉(zhuǎn)的模芯的螺桿式模頭中擠出熔融的超高分子量聚烯烴，將氣體吹入到通過擠塑成型的熔融的管狀薄膜中以達到在縱向的吹脹比和牽引比不小于7。
此外，根據(jù)本發(fā)明提供的吹脹薄膜中，超高分子量聚烯烴為超高分子量聚乙烯。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)吹脹薄膜用的設(shè)備的剖面圖，其中參考號數(shù)1代表擠塑機，3代表第一螺桿，20代表螺桿式模頭，21代表第二螺桿，22代表外軟管模頭，23代表模芯，24代表氣體通道，26代表穩(wěn)膜棒，以及27代表防風圓柱(Windbreak cylinder)。
本發(fā)明的第一項發(fā)明(權(quán)利要求1至4)涉及生產(chǎn)吹脹薄膜的方法，其中特征在于具有L/D至少為5的螺桿式模頭以獨立于擠塑機螺桿方式旋轉(zhuǎn)以擠出熔融狀態(tài)的超高分子量聚烯烴。
即，根據(jù)此生產(chǎn)吹脹薄膜方法，具有第二螺桿的螺桿式模頭的模芯是獨立于擠塑機的第一螺桿方式旋轉(zhuǎn)的。因此，能通過增加螺桿式模頭的直徑以低于第一螺桿的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)第二螺桿并因此防止樹脂被模芯與樹脂之間的摩擦熱所變質(zhì)。
因此能以在廣范圍內(nèi)調(diào)整機械性能例如拉伸強度(縱向和橫向)和沖擊強度以及縱向牽引比和厚度的方式生產(chǎn)吹脹薄膜。
將氣體吹入到從螺桿式模頭中擠出的管狀薄膜中，由此管狀薄膜吹脹，然后同時被牽引和冷卻而得到成品的薄膜。
在本發(fā)明中，重要的是使在螺桿式模頭出口20C處的外軟管模頭22的內(nèi)徑與從外模頭進口20A至螺桿式模頭出口20C的長度之比，即，螺桿式模頭的L/D不小于5，優(yōu)選為不小于15，并且更優(yōu)選為20至70。當螺桿式模頭具有不大于5的L/D時，熱塑性樹脂在它從模頭中被擠出之前就不能被完全均勻地熔融。因此，當空氣被吹入到從模頭中擠出的管狀薄膜中時，管通常被不均勻地吹脹或破裂，使之難于獲得良好的薄膜。盡管L/D不存在具體的上限，但是從實踐的觀點考慮，想望的L/D的上限為不大于70。螺桿式模頭的L/D比與生產(chǎn)率有關(guān)，而成型速度能隨著L/D的增加而增加。
盡管通常是將空氣吹入到管狀薄膜中，但是也可以吹入氮氣。當氣體被吹入到熔融狀態(tài)的管狀薄膜中時，想望的吹長比為不小于7、優(yōu)選為從7至20、并且特別為從8至12。
當吹脹比小于7時，厚度在橫向(TD)上趨向于不均勻。此外，由于在橫向上結(jié)晶取向度很小，因此很難提高機械性能例如拉伸強度和沖擊強度。另一方面，當吹脹比超過20時，薄膜變成顯現(xiàn)白色的不透明并且易于破裂。
在本發(fā)明中，想望的縱向上的牽引比為不小于7、優(yōu)選為7至40、特別為8至30。
當縱向的牽引比不大于7時，膨肚(吹脹管)易于搖擺，結(jié)果在縱向(MD)和橫向(TD)上的厚度變成不均勻，機械性能顯示大的起伏。另一方面，當縱向上的牽引比超過40時，薄膜易于破裂。
在本發(fā)明中，吹脹比代表在螺桿式模頭出口處被吹脹前的膜管的圓周長度(實際上以外軟管模頭出口的內(nèi)徑計算的周長)與吹脹后膜管的圓周長度之比，縱向牽引比代表夾輥的引出速度與從模頭流出的樹脂的速度(線速度)之比。
此外，在本發(fā)明中，盡管模塑溫度可以視超高分子量聚烯烴種類不同而變化，但是想望的是超高分子量聚烯烴是在通常高于其熔點但是低于370℃的溫度下、優(yōu)選為160℃至350℃下被擠塑的。當擠塑溫度低于熔點時，樹脂易于被堵塞在模頭中，引起設(shè)備停止操作。
當模塑是在這樣的溫度條件下以致擠塑機的溫度為230至350℃、螺桿式模頭的進口部分到中間部分的溫度為190℃至230℃、螺桿式模頭的中間部分到出口部分的溫度為180℃至160℃的話，那么在螺桿式模頭中不會出現(xiàn)成型段熔體斷裂，成型段熔體斷裂是不希望的。
吹脹薄膜在其外表面部分被從與鼓風機裝在一起的空氣環(huán)中均勻吹出的空氣冷卻，或者被與其緊密接觸的水冷卻型或空氣冷卻型的冷卻環(huán)冷卻。冷卻后的薄膜通過慣用方式，即，通過穩(wěn)膜板逐漸被折疊，然后通過夾輥變成由兩片組成的平膜并被產(chǎn)品收卷機卷取。
根據(jù)本發(fā)明制得的薄膜能在將熱收縮率降低到小于約10％之前進行熱定形。
就超高分子量聚烯烴而言，可被優(yōu)選使用的超高分子量聚烯烴具有在135℃的萘熔溶液中測定為不少于5dl/g、優(yōu)選為不小于7dl/g、更優(yōu)選為從8至25dl/g的特性粘度[η]。
具有小于5dl/g的特性粘度的超高分子量聚烯烴不能顯示令人滿意的機械性能例如拉伸強度和沖擊強度。此外，由于其低的熔體粘度，熔融的超高分子量聚烯烴與模芯一起在螺桿式模頭中旋轉(zhuǎn)并捻合?；蛘?，由于模芯的偏轉(zhuǎn)而使厚度變成不均勻，這導(dǎo)致難于制得均勻的薄膜。盡管對特性粘度[η]的上限沒有特別的限定，但是那些具有超過25dl/g的特性粘度的超高分子量聚烯烴顯示太高的熔體粘度，并且擠塑時不很順利。
作為超高分子量聚烯烴，可以使用超高分子量聚乙烯和超高分子量聚丙烯。然而，在超高分子量聚烯烴中，優(yōu)選使用超高分子量聚乙烯。超高分子量聚乙烯具有直鏈分子結(jié)構(gòu)。因此，當牽引時，模塑的吹脹薄膜顯示更高的增加的強度和彈性。根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的超高分子量聚乙烯吹脹薄膜最好顯示不小于7dl/g的特性粘度[η]、更優(yōu)選為8至25dl/g。
屬于本申請的第二個發(fā)明(權(quán)利要求5和6)的生產(chǎn)吹脹薄膜用的設(shè)備具有螺桿式模頭與擠塑機相聯(lián)接的特征。
即，本發(fā)明的螺桿式模頭具有與第一螺桿相分離的第二螺桿，和與第二螺桿的端部相聯(lián)接并與第二螺桿一起旋轉(zhuǎn)的模芯。此外，擠塑機的第一螺桿和第二螺桿以彼此獨自的速度旋轉(zhuǎn)，第二螺桿能以低于第一螺桿旋轉(zhuǎn)速度的速度旋轉(zhuǎn)。由于這種結(jié)構(gòu)，吹脹薄膜的機械性能例如拉伸強度、沖擊強度、縱向牽引比和薄膜厚度能以如權(quán)利要求1中的相同方式在廣范圍內(nèi)調(diào)整。
此外，在生產(chǎn)吹脹薄膜用的設(shè)備中，為了防止熔融狀態(tài)的擠出的超高分子量聚烯烴管被空氣環(huán)吹出的空氣引起的橫向搖擺，在模芯的端部安裝穩(wěn)膜棒。因此，吹脹薄膜的特征在于進一步提高厚度精度。通過使用本發(fā)明的設(shè)備生產(chǎn)的吹脹薄膜在其圓周方向上的最大厚度與最小厚度之間的差值(R值)為不大于10μm。
現(xiàn)參照附圖對生產(chǎn)本發(fā)明的吹脹薄膜用的設(shè)備進行介紹。參考圖1，擠塑機1裝備有槽面機筒2和具有壓縮比為1至2.5、優(yōu)選為1.3至1.8的第一螺桿3。魚雷頭10通過螺絲被聯(lián)接到第一螺桿3的端部。最好魚雷頭10具有圓錐形以防止樹脂停留在第一螺桿3的端部。
螺桿式模頭20被裝在魚雷頭10的端部，即，螺桿式模頭20處在熔體樹脂流向的下游側(cè)以其軸與魚雷頭10的軸呈直角方式安裝。螺桿式模頭20在相對于魚雷頭10的位置上裝有第二螺桿21。第二螺桿21由驅(qū)動裝置(未示出)以獨立于第一螺桿3旋轉(zhuǎn)。
第二螺桿21具有空心外軟管模頭22，在22中形成向圖1的上方逐漸收縮的近似圓柱形的空間。模芯23被插入到外軟管模頭22的空間中。模芯23被固定到第二螺桿21的端部(上端)并與第二螺桿21一起旋轉(zhuǎn)。
在第二螺桿21和模芯23中形成氣體通道24。氣體通道24穿過金屬心軸從第二螺桿21的下端向上延伸到穩(wěn)膜棒26的端部。
在生產(chǎn)吹脹薄膜用的設(shè)備中，超高分子量聚烯烴粉末通過槽面機筒2的槽2A被穩(wěn)定地供入到擠塑機的前側(cè)。
螺桿式模頭20具有不小于5、優(yōu)選為不小于15、更優(yōu)選為20至70的L/D。在螺桿式模頭中部20B處的樹脂流道的截面積S2與第二螺桿端部20A處的樹脂流道的截面積S1之比(S1/S2)為0.5至2.0、優(yōu)選為0.8至1.5。此外，螺桿式模頭的出口20C處的樹脂流道的截面積S3與截面積S2之比(S2/S3)為2.0至10.0、并且優(yōu)選為3.0至6.0。
當S1/S2之比處于0.5至2.0的范圍內(nèi)時，不會發(fā)生特別的問題。然而，當S2/S3之比變成小于2.0時，熔融樹脂就不能被充分地均化。另一方面，當S2/S3之比超過10時，樹脂壓力變得如此之大以致它難于被擠塑成管狀薄膜。
基本上如以上所介紹的那樣，螺桿式模頭20的樹脂流道的截面積在趨向螺桿式模頭的出口20C時變窄。也就是說，盡管螺桿式模頭是錐形的，但是最好使螺桿式模頭的上端(20C的上側(cè)面上部分)具有不變的樹脂流道面積，即，從維持模塑制品的高尺寸精度考慮，使它仍保持為平直的。
平直部分通常具有約為0.1至0.5的L/D。
本發(fā)明的生產(chǎn)吹脹薄膜用的設(shè)備具有重大意義的上述的結(jié)構(gòu)特征。另外該設(shè)備在螺桿式模頭20的下游處裝有用來折疊和卷取厚度為10至1000μm的吹脹薄膜31，吹脹薄膜31是通過由空氣環(huán)25冷卻從螺桿式模頭20中擠出的管狀型坯30和通過用穿過氣體通道24的氣體例如空氣以不小于7的吹脹比吹脹管狀型坯30而制得的，夾輥，卷取裝置(夾輥和卷取裝置均未在圖中顯示，它們已被用于慣用的吹脹薄膜成型機中)。
另外，如果需要的話，穩(wěn)膜棒26以穿過空氣環(huán)25和防風筒27的方式安裝在外軟管模頭的上部。穩(wěn)膜棒26是由金屬心軸和與其松配合的管狀件構(gòu)成。通過螺絲將金屬心軸聯(lián)接到模芯端部。金屬心軸隨第二螺桿21旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。然而，由于管狀件是與心軸相松配合的，因此盡管型坯30是以與管狀件外表面相接觸方式被直線狀擠出的，但是它不被扭曲。用作管狀件的優(yōu)選材料包括含氟的聚合物例如聚四氟乙烯。
從生產(chǎn)吹脹薄膜設(shè)備的擠塑機1中擠出的熔融樹脂被螺桿式模頭20的第二螺桿21所接受。第二螺桿21的旋轉(zhuǎn)速度已被如此設(shè)定以致由圖1的壓力表11所指示的擠塑機1的壓力處于預(yù)定的范圍內(nèi)。從螺桿式模頭20擠出的熔融型坯以快于擠出速度的速度被卷取。然后用通過氣體通道從穩(wěn)膜棒端部放出的氣體以預(yù)定的吹脹比吹脹型坯，由此得到吹脹薄膜。
本申請的第三項發(fā)明涉及通過上述方法和設(shè)備得到的、在整個薄膜表面上厚度不變的情況下具有在縱向和橫向上幾乎一致的拉伸強度和卓越的沖擊強度的均質(zhì)的吹脹薄膜。
本發(fā)明的吹脹薄膜包含具有不小于7dl/g、優(yōu)選為從8至25dl/g的特性粘度[η]和厚度為從10至1000μm的超高分子量聚烯烴。該吹脹薄膜具有在縱向為大于1660kg/cm2、優(yōu)選為大于2000kg/cm2的斷裂拉伸強度，在橫向為大于1600kg/cm2、優(yōu)選為大于1700kg/cm2的斷裂拉伸強度，大于9500kg·cm/cm、優(yōu)選為大于9700kg·cm/cm的沖擊強度，以及不大于10μm的R值。
典型的吹脹薄膜包含具有在縱向(MD)為大于1660kg/cm2、優(yōu)選為大于2000kg/cm2、更優(yōu)選為大于2400kg/cm2的斷裂拉伸強度和在橫向(TD)為大于1600kg/cm2、優(yōu)選為大于1700kg/cm2的斷裂拉伸強度，大于9500kg·cm/cm、優(yōu)選為大于9700kg·cm/cm的沖擊強度，從10至1000μm的厚度，不大于10μm的R值和至少為7dl/g的特性粘度[η]的超高分子量聚烯烴，所說的薄膜是通過在擠塑機中熔融超高分子量聚烯烴，從具有L/D至少為5和具有獨立于擠塑機螺桿而旋轉(zhuǎn)的模芯的螺桿式模頭中擠出熔融的超高分子量聚烯烴，將氣體吹入到由擠塑成型的熔融的管狀薄膜中以達到在縱向的吹脹比和牽引比不小于7而得到的。
此處，縱向(MD)代表薄膜被卷取方向，而橫向(TD)代表與其成直角的方向。
R值為薄膜厚度不均勻度的指數(shù)并且指出由在吹脹薄膜的橫向有規(guī)則間隔的32個點上測得的最大厚度與最小厚度之間的差值。吹脹薄膜的縱向上厚度的不勻性其值通常遠低于R值。
由于薄膜在模塑期間是在抑制分子量下降的情況下被成型的，因此顯示超高分子量聚烯烴的高強性能。除了作為模塑制品的吹脹薄膜具有不大于10μm的最大厚度與最小厚度之間的差值外，吹脹薄膜基本上沒有厚度變化。此方面，正是本發(fā)明的吹脹薄膜與慣用的超高分子量聚烯烴薄膜的區(qū)別所在。
由本發(fā)明制得的超高分子量聚烯烴吹脹薄膜能被用作例如地窖、料槽、溜槽等的襯料，電解電池隔離和非含水的電解電池例如堿電池、鋰離子電池、鉛蓄電池、鎳-氫電池和鎳-鎘電池的隔板，覆蓋輥、管和鋼管用的結(jié)構(gòu)薄膜，食品包裝食物用的包裝薄膜，包裝材料，容器，以及諸如頭盔、小型客帆船、雪撬滑動面等等的運動器械。
具體地說，本發(fā)明的超高分子量聚烯烴吹脹薄膜能被用作滑動帶，推力墊圈，滑片，導(dǎo)軌，軋棉刀，盒式磁帶襯片，磁帶縫片，經(jīng)受低溫的包，熱收縮薄膜，低溫貯藏用包，包裝帶，高強牽引繩的原料，電容器用薄膜，絕緣用膜，涂覆聚烯烴的橡膠輥，物品包裝，血液包裝，裂膜紗、爬山繩，織物，無織織物，牽引帶，防止冷凍時血液形成片晶的過濾器，帆布，防爆片，防割布，安全手套，搭接布，電纜，拉伸件，話筒的振動板，護鎧板，雷達天線罩，合成紙，戶外展示用印刷紙，航空信封，吸水劑或吸氧劑的包裝材料，透氣性包裝材料，巴氐滅菌和殺菌的包裝材料，醫(yī)用底織物，醫(yī)療儀器的包裝材料，調(diào)整水份物品的密封包裝材料，隔離膜，過濾器的過濾材料，過濾器載體，農(nóng)用薄膜例如覆蓋膜，新沖洗的拷貝，駐極體薄膜，結(jié)構(gòu)材料例如房子覆蓋物，等等。
現(xiàn)通過以下的實施例對本發(fā)明進行介紹。實施例1通過使用具有以下規(guī)格的在圖1中所示的設(shè)備制備本發(fā)明的超高分子量聚烯烴吹脹薄膜。設(shè)備的詳細說明擠塑機第一螺桿的外徑50mm螺桿的有效長度 1210mm(L/D＝22)螺距30mm恒定螺桿的壓縮比1.8豎直在擠塑機上的螺桿式模頭的有效長度1075mm(L/D＝30)模頭出口處外軟管模頭的內(nèi)徑 36mm模頭出口處模芯的外徑30mmS1/S2 1.16S2/S3 3.07螺桿式模頭第二螺桿的外徑50mm第二螺桿的有效長度 160mm(L/D＝3.2)螺距30mm恒定第二螺桿的壓縮比1.0穩(wěn)膜棒外徑26mm穩(wěn)膜棒長度400mm該設(shè)備裝有在第二螺桿、模芯和穩(wěn)膜心軸中延伸的直徑為8mm的氣體通道，以及穩(wěn)膜板，夾輥和產(chǎn)品卷取裝置。吹脹薄膜的生產(chǎn)。
通過使用具有[η]為14.0dl/g、MFR為不大于0.01g/10分鐘、熔點為136℃和堆積密度為0.47g/cm3的超高分子量聚乙烯粉末，將圖1中所示的擠塑機、連接部(J)、模頭底部(D1)和模頭端部(D2)的溫度分別設(shè)定在280℃、230℃、200℃和170℃，第一螺桿的轉(zhuǎn)速為15rpm和第二螺桿的轉(zhuǎn)速為5rpm進行擠出，在從延伸在第二螺桿、模芯和穩(wěn)膜棒中的、直徑為8mm的氣體通道中吹出壓縮空氣的同時以5米/分的速度通過夾輥卷取型坯，以致將型坯吹脹到大于外軟管模頭內(nèi)徑(36mm)的9倍，而平穩(wěn)地生產(chǎn)出折疊寬度為510mm和厚度為25μm的超高分子量聚乙烯吹脹薄膜。實施例2在實施例1的條件下生產(chǎn)超高分子量聚乙烯吹脹薄膜，但是將設(shè)備設(shè)定在以下的具體規(guī)定下第二螺桿的外徑為60mm第二螺桿的有效長度為 190mm(L/D＝3.2)螺距36mm模頭出口處外軟管模頭的內(nèi)徑為40mm模頭出口處模芯的外徑為 30mm模頭的有效長度 1075mm(L/D＝27)S1/S2 1.8S2/S3 2.0并且將卷取速度設(shè)定為1.1米/分，吹脹比為8.0，折疊寬度為503mm，以及厚度為100μm。實施例3在實施例1的條件下生產(chǎn)超高分子量聚乙烯吹脹薄膜，但是將設(shè)備的具體規(guī)定設(shè)定如下
第一螺桿的旋轉(zhuǎn)速度為7.5rpm第二螺桿的旋轉(zhuǎn)速度為2.5rpm卷取速度為 3.3米/分鐘吹脹比為10.0折疊寬度為 565mm厚度為 15μm實施例4在實施例3的條件下生產(chǎn)超高分子量聚乙烯吹脹薄膜，但是將設(shè)備的具體規(guī)定設(shè)定如下卷取速度為 1.72米/分鐘吹脹比為8.0折疊寬度為 452mm厚度為 40μm實施例5在實施例1的條件下平穩(wěn)地生產(chǎn)厚度為25μm的薄膜，但是將設(shè)備設(shè)定在以下的具體規(guī)定下堅直在擠塑機上的螺桿式模頭的有效長度為250mm(L/D＝7)第一螺桿的旋轉(zhuǎn)速度為 5rpm第二螺桿的旋轉(zhuǎn)速度為 1.5rpm夾輥的速度為 1.74米/分鐘實施例6除了使用具有[η]為8.1dl/g、MFR為0.01g/10分鐘、熔點為136℃和堆積密度為0.45g/cm3的超高分子量聚乙烯粉末和將擠塑機溫度設(shè)定為240℃外，在實施例1的條件下平穩(wěn)地生產(chǎn)25μm厚的薄膜。比較例1在實施例5的條件下，但是將豎直安裝在擠塑機上的螺桿式模頭的有效長度設(shè)定為150(L/D＝4.2)下，試圖成型厚度為25μm的薄膜。然而，第二螺桿的螺紋痕跡不能抹掉，型坯不能被很好地牽引，并且得不到薄膜。比較例2在實施例1的條件下，但是將外軟管模頭的內(nèi)徑設(shè)定為46mm、S1/S2設(shè)定為1.16，S2/S3設(shè)定為1.0下試圖成型厚度為25μm的薄膜。然而，第二螺桿的螺紋痕跡不能抹掉，型坯不能被很好地牽引，也不能得到薄膜。比較例3企圖在實施例1的條件下但是使用市場上可購得的具有[η]為3.2dl/g、MFR為0.03g/10分鐘和密度為0.950g/cm3的聚乙烯成型厚度為25μm的薄膜。然而，樹脂的熔體粘度是如此之低以致型坯由于模芯旋轉(zhuǎn)而被牽引旋轉(zhuǎn)并被扭曲，使它難于平穩(wěn)地成型為薄膜。
按照下述方法對上面提到的薄膜的性能進行評估。結(jié)果被示于表1中。(1)拉伸強度(MD縱向)和拉伸強度(TD橫向)的各值(TSkg/cm2)是在以下的條件下測得的拉伸強度測定法和試片形狀 JISK6781夾具間距離 86mm拉伸速度 200mm/min溫度 23℃(2)沖擊強度為斷裂沖擊強度值(kg·cm/cm)是在以下條件下得到的測試儀器由Toyo Seiki Co.制造的薄膜沖擊試驗機。
能力30kg·cm沖擊球表面直徑一英寸(3)測定薄膜厚度(μm)的條件為測試儀器厚度測定儀，由Toyo Seiki Co.制造的“數(shù)字式厚度測定儀”，檢測能力為1μm(檢測精度為2μm)測試方法，薄膜在圓周方向(TD)上有規(guī)則間隔的32點處被測定，測定其厚度平均值，將最大厚度與最小厚度的差值稱為R值標準 JISZ1702推擠桿直徑5mm負荷 125g測定壓力 0.637kg/cm2溫度 23℃
表1模塑條件單位 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 比較 比較 比較例1 例2 例3聚乙烯特性粘度[η]dl/g 14.0 14.014.0 14.014.08.1 14.0 14.0 3.2模頭有效長度mm 1075 10751075 1075250 1075150 1075 1075外軟管 模頭 mmφ36 40 36 36 36 36 364636的內(nèi)徑模芯端部外徑mmφ30 30 30 30 30 30 303030S1/S2- 1.16 1.8 1.16 1.161.161.161.16 1.16 1.16S2/S3- 3.07 2.0 3.07 3.073.073.073.07 1.0 3.07第一螺桿的轉(zhuǎn)速 rpm15 15 7.5 7.5 5.0 15 5.0 1515第二螺桿的轉(zhuǎn)速 5 5 2.5 2.5 1.5 5 1.555m/min夾輥的卷取速度 m/min 5.01.1 3.3 1.721.745.0 1.75 5.0 5.0
表1(續(xù))測定項目單位 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 比較 比較 比較例1 例2 例3吹脹比 倍 9.08.0 108.0 9.0 9.0不能模塑牽引比 倍 13.3 6.3 20.0 9.4 13.3 13.3 同上厚度(平均值) m 25 100 154025 25 同上R值 μm 4 1034 7 6 同上薄膜的[η] dl/g 8.69.0 8.0 8.4 8.4 6.2同上拉伸強度(MD) kg/cm22700 1600 3100 2400 25001050 同上拉伸強度(TD) kg/cm22100 980 3150 1700 1950750同上沖擊強度 kg·cm/cm211500 8800 153009900 97007300 同上
權(quán)利要求
1 一種生產(chǎn)超高分子量聚烯烴吹脹薄膜的方法包括以下步驟在裝有第一螺桿的擠塑機中熔融超高分子量聚烯烴；將該熔融的超高分子量聚烯烴從具有L/D至少為5和具有第二螺桿以及與第二螺桿的端部相連的模芯的螺桿式模頭中擠出，所說的第二螺桿能獨立于擠塑機的所說的第一螺桿旋轉(zhuǎn)；和通過將氣體吹入到薄膜中而對管形的熔融薄膜進行吹脹而成型為吹脹薄膜。
2 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中擠塑機的第一螺桿的旋轉(zhuǎn)速度和螺桿式模頭的第二螺桿的旋轉(zhuǎn)速度是能夠彼此獨立地變化的，并且第二螺桿的旋轉(zhuǎn)速度被設(shè)定到低于第一螺桿的旋轉(zhuǎn)速度。
3 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中超高分子量聚烯烴具有不小于5dl/g的特性粘度。
4 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項的方法，其中超高分子量聚烯烴是超高分子量聚乙烯。
5 一種生產(chǎn)吹脹薄膜用設(shè)備，包括裝有第一螺桿的擠塑機，和具有L/D至少為5的螺桿式模頭，其中所說的螺桿式模頭包括獨立于所說的第一螺桿旋轉(zhuǎn)的第二螺桿、與第二螺桿的頂端相連并與第二螺桿一起旋轉(zhuǎn)的模芯、其中插有模芯的外軟管模頭、以及在第二螺桿和模芯中延伸用來導(dǎo)入氣體的通道，其中所說的螺桿式模頭在第二螺桿底部被連接到擠塑機。
6 根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其中穩(wěn)膜棒被連接到模芯的頂端。
7 一種具有厚度為10至1000μm并包括特性粘度[η]至少為7dl/g的超高分子量聚烯烴的吹脹薄膜，其中所說的吹脹薄膜具有斷裂拉伸強度在縱向為大于1660kg/cm2和在橫向為大于1600kg/cm2，沖擊強度為大于9500kg·cm/cm，以及通過在薄膜橫向有規(guī)則間隔的32點處測得的最大厚度與最小厚度之間差值所定義的作為薄膜厚度的均勻性指數(shù)的R值為不大于10μm。
8 根據(jù)權(quán)利要求7的吹脹薄膜，其中超高分子量聚烯烴為超高分子量聚乙烯。
全文摘要
一種生產(chǎn)吹脹薄膜的方法包括在擠塑機中熔融超高分子量聚烯烴、從螺桿式模頭擠出熔體聚烯烴、以及將氣體吹入到通過擠塑形成的熔體管狀薄膜中諸步驟；一種生產(chǎn)該薄膜用的設(shè)備包括裝有第一螺桿的擠塑機、具有L/D至少為5并被裝在擠塑機端部的螺桿式模頭；和一種超高分子量聚烯烴的吹脹薄膜。
文檔編號B29C47/50GK1165733SQ96121989
公開日1997年11月26日 申請日期1996年11月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月1日
發(fā)明者白木武, 鈴木巖俊 申請人:三井石油化學(xué)工業(yè)株式會社